Hiilinanoputket

Hiilinanoputket (CNT, carbon nanotubes) ovat hiiliatomeista koostuvia putkimaisia nanorakenteita, joissa grafiinilevy on rullautunut putkimaiseksi rakenteeksi. Ne voivat olla yksittäismallisia SWCNT:ja tai useammasta grafiinikerroksesta koostuvia MWCNT:jä. Nanoputkien halkaisija on noin 0,4–3 nanometriä ja pituudet voivat olla useita mikrometrejä. Ominaisuudet ovat vahvasti riippuvaisia rakenteesta: ne voivat olla sekä metallisesti että puolijohteisesti käyttäytyviä riippuen putken chiraliteetista ja kaukosuhteista, ja niillä on erittäin korkea lujuus, hyvä sähkö- ja lämpöjohtavuus sekä suuri pinta-ala.

Syntetisointi tapahtuu useilla päämenetelmillä, kuten arkkivuotorneessa (arc discharge), laserin avulla tapahtuvalla ablaatiolla sekä kemiallisella höyrystämisellä (CVD). Käytännössä katalytit, esimerkiksi nikkeli, rauta tai koboltti, sekä kasvatusolosuhteet määrittävät putkien koon, chiraliteetin ja määrän. CNT:tä voidaan myös funktionalisoida kemiallisesti tai fuusioida eri materiaalien kanssa parempien ominaisuuksien saavuttamiseksi.

Sovelluksia on laajalti: niitä käytetään korkean vahvuuden vahvistimina komposiiteissa, elektronisissa ja optisissa laitteissa sekä energian tallennuksessa (esimerkiksi superkondensaattoreissa ja litium-akuissa). CNT:tä tutkitaan sensoroinnissa, nanobiotieteissä sekä pintakenttätehon ja syöte-johtuvuuden kytkennöissä. Bioturvallisuus on tärkeä seikka: hengitettävien hiukkasten terveysvaikutukset ovat tutkimuksen kohteena ja käyttötarkoitukset rajataan asianmukaisilla turvallisuustoimenpiteillä sekä materiaalin muokkauksilla.

Hiilinanoputket todettiin vuonna 1991 Sumio Iijiman toimesta, ja niiden vaikutus materiaalitekniikkaan on vahva sekä tutkimuksen että sovellusten saralla.